Sonnenfleckenhügel

Sonnenaufgang bei Sierra del Cid in Perter in Spanien.

Bildcredit und Bildrechte: Jordi Coy

Beschreibung: Rollt diese riesige orangefarbene Kugel den von Bäumen gesäumten Hügel hinunter? Nein, weil es in Wirklichkeit die Sonne ist. Der Zentralstern unseres Sonnensystems wurde zusammen mit einem prachtvoll detaillierten Vordergrund fotografiert, als er vor zwölf Tagen auf der Erde hinter einem Hügel aufging.

Auf der Sonnenscheibe waren fünf Sonnenflecken zu sehen – ziemlich viele, wenn man bedenkt, dass während des Minimums an Sonnenaktivität in den letzten Jahren an den meisten Tagen keine Flecken zu sehen waren. Wenn ihr den Hügel – Sierra del Cid in Perter (Spanien) – genau betrachtet, seht ihr nicht nur die Silhouetten von Kiefern, sondern auch die von Menschen – es sind zufällig drei Brüder des Fotografen. Die Bäume und die Brüder waren am Morgen dieses gut geplanten Einzelfotos ungefähr 3,5 Kilometer entfernt. Ein dunkler Filter dämpfte die gleißende Sonne und brachte die unteren Sonnenflecken gut zur Geltung.

Innerhalb weniger Minuten stieg die Sonne weit über den Hügel, und im Lauf einer Woche rotierten die Sonnenflecken mit der Sonne aus dem Blickfeld. Doch die abgebildete Szene ist nun zur Freude aller in der Zeit gefroren.

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Perihel und Aphel

Vergleich zwischen dem scheinbaren Durchmesser der Sonne zum Perihel (Sonnennähe) und Aphel (Sonnenferne).

Bildcredit und Bildrechte: Richard Jaworski

Beschreibung: Am 5. Juli 2021 erreichte die Erde das Aphel 2021, das ist der sonnenfernste Punkt auf ihrer elliptischen Bahn. Natürlich beeinflusst die Entfernung der Erde von der Sonne nicht die Jahreszeiten. Diese sind abhängig von der Neigung der Rotationsachse der Erde, daher ist im Juli auf der Nordhalbkugel immer noch Sommer und auf der Südhalbkugel Winter.

Doch es bedeutet, dass am 5. Juli die Sonne – vom Planeten Erde aus betrachtet – ihre kleinste scheinbare Größe hatte. Dieses Komposit vergleicht zwei Bilder der Sonne, die mit demselben Teleskop und derselben Kamera fotografiert wurden. Die linke Hälfte entstand nahe dem Perihel 2021 (2. Januar), dem sonnennächsten Punkt auf der Erdbahn. Das rechte Bild wurde kurz vor dem Aphel 2021 fotografiert.

Der Unterschied des scheinbaren Durchmessers der Sonne zwischen Perihel und Aphel ist normalerweise schwierig zu erkennen, da er nur etwas mehr als 3 Prozent beträgt.

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AR2835: Inseln in der Photosphäre

Die Aktiven Region AR2835 ist die größte Aktive Region, die derzeit die Sonne kreuzt.

Bildcredit und Bildrechte: Michael Teoh, Heng-Ee-Observatorium, Penang, Malaysia

Beschreibung: Sonnenflecken sind dunkle Inseln in der Photosphäre – das ist die helle Oberfläche der Sonne. Diese Flecken sind so groß wie Planeten, sie schwimmen in einem Meer aus leuchtendem Plasma und sind an starken Magnetfeldern verankert. Sonnenflecken befinden sich in aktiven Sonnenregionen. Sie wirken nur deshalb dunkel, weil sie etwas kühler sind, ihre Temperatur beträgt etwa 4000 Kelvin. Im Vergleich dazu herrschen auf der umgebenden Sonnenoberfläche Temperaturen von 6000 Kelvin.

Diese Sonnenflecken liegen in der Aktiven Region AR2835. Es ist die größte Aktive Region, die derzeit die Sonne kreuzt. Diese scharfe Teleskop-Nahaufnahme vom 1. Juli zeigt sie in einem Sichtfeld, das etwa 150.000 Kilometer breit ist, das entspricht mehr als zehn Erddurchmessern. Aktive Sonnenregionen mit ihren mächtigen Magnetfeldern sind häufig für Sonnenfackeln und koronale Massenauswürfe verantwortlich, das sind Stürme, die das Weltraumwetter in Erdnähe beeinflussen.

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Der Sonnenzyklus 25 hat begonnen

Diese Aufnahme des Solar Dynamics Observatory SDO zeigt die Sonne bei Aktivitätsminumum und -maximum in extremem Ultraviolettlicht.

Bildcredit: NASA, SDO

Beschreibung: Der allgemeine Trend monatlicher Sonnenfleckendaten zeigt, dass das Minimum des ungefähr 11 Jahre langen Sonnenaktivitätszyklus im Dezember 2019 stattfand. Es markiert den Beginn des 25. Sonnenzyklus. Die ruhige Sonne während des Aktivitätsminimums ist die rechte Hemisphäre im geteilten Bild. Im Kontrast dazu zeigt die linke Seite, die im April 2014 fotografiert wurde, die aktive Sonne während des erfassten Maximums des Sonnenzyklus 24.

Die Bilder wurden vom Solar Dynamics Observatory in der Erdumlaufbahn im extremen Ultraviolett aufgenommen. Sie zeigen koronale Schleifen und aktive Regionen im Licht stark ionisierter Eisenatome.

Während des Sonnenzyklus 24 war das Weltraumwetter um unseren Planeten herum relativ ruhig. Die Prognosen für Zyklus 25 lauten, dass er ebenfalls ruhig sein wird. Das Aktivitätsmaximum des Zyklus 25 wird im Juli 2025 erwartet. Sonnenzyklus 1 war der erste Sonnenzyklus, der aus frühen Aufzeichnungen der Sonnenfleckendaten ermittelt wurde, er begann vermutlich mit einem Minimum im Februar 1755.

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Die rotierende Sonne


Bildcredit: SDO, NASA; Digitale Komposition: Kevin M. Gill

Beschreibung: Ändert sich die Sonne, während sie sich dreht? Ja, und die Änderungen reichen von gering bis dramatisch. Diese Zeitrafferaufnahmen zeigen die Rotation unserer Sonne im Laufe eines Monats im Jahr 2014, wie sie vom Solar Dynamics Observatory der NASA abgebildet wurde.

Links im großen Bild seht ihr die Chromosphäre der Sonne in Ultraviolettlicht, während das kleinere, hellere Bild rechts oben die vertrautere Photosphäre zur gleichen Zeit in sichtbarem Licht zeigt. Die restlichen eingefügten Sonnenbilder zeigen die Röntgen-Emissionen relativ seltener Eisenatome, die sich in unterschiedlichen Höhen der Korona befinden, und zwar in Falschfarben, um Unterschiede zu betonen.

Die Sonne braucht etwas weniger als einen Monat für eine vollständige Umdrehung – am schnellsten rotiert sie am Äquator. Eine große, aktive Sonnenfleckenregion rotiert kurz nach Beginn des Films ins Sichtfeld. Zu den subtilen Effekten gehören Änderungen der Oberflächenstruktur und die Formen der aktiven Regionen. Zu den dramatischen Effekten zählen zahlreiche Blitze in aktiven Regionen sowie flackernde, ausbrechende Protuberanzen, die ihr überall um den Sonnenrand seht.

Derzeit erlebt unserer Sonne ein ungewöhnlich niedriges Aktivitätsminimum während ihres 11-jährigen magnetischen Zyklus.

Gegen Ende des Films rotiert dieselbe, schon früher gezeigte große aktive Sonnenfleckenregion ins Sichtfeld zurück, doch sie sieht nun anders aus.

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Ein Merkur-Transit-Ablauf

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Bildcredit und Bildrechte: Dominique Dierick

Beschreibung: Morgen Montag kreuzt Merkur – von der Erde aus gesehen – die Vorderseite der Sonne. Das Ereignis wird als Transit bezeichnet. Zum letzten Mal geschah das 2016. Weil die Ebene der Merkurbahn nicht exakt in der gleichen Ebene wie die Erdbahn liegt, zieht Merkur für gewöhnlich scheinbar über oder unter der Sonne durch.

Dieser Zeitrafferablauf wurde über ein Einzelbild gelegt. Er wurde auf einem Balkon in Belgien fotografiert und zeigt den ganzen Transit vom 7. Mai 2003. Diese Sonnenüberquerung dauerte länger als fünf Stunden, sodass die oben gezeigten 23 Bilder in Zeitabständen von ungefähr  15 Minuten fotografiert wurden. Der Nordpol der Sonne, die Erdbahn und die Merkurbahn liegen, obwohl sie unterschiedlich sind, links im oberen Teil des Bildes. In der Mitte und ganz rechts sind Sonnenflecken zu sehen. Der nächste Merkurtransit nach Montag findet 2032 statt.

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Die Raumstation über einer fleckenlosen Sonne

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Bildcredit und Bildrechte: Rainee Colacurcio

Beschreibung: Das ist kein Sonnenfleck. Es ist die Internationale Raumstation (ISS), sie wurde fotografiert, als sie vor der Sonne vorbeizog.

Sonnenflecken haben eine dunkle zentrale Umbra, umgeben von einer helleren Penumbra, sie besitzen jedoch keine Solarpaneele. Die ISS hingegen ist ein komplexer, facettenreicher Mechanismus – einer der größten und anspruchsvollsten, welche die Menschheit je entwickelt hat. Außerdem treten Sonnenflecken auf der Sonne auf, die ISS hingegen kreist um die Erde. Die ISS umrundet die Erde alle 90 Minuten, daher ist es nicht ungewöhnlich, dass sie vor der Sonne vorbeizieht, aber nur selten hat man die Ausrüstung für ein großartiges Bild zur rechten Zeit am rechten Ort.

Seltsamerweise ist die Sonne auf diesem aktuellen Bild – abgesehen von dem falschen Fleck – völlig frei von echten Sonnenflecken. Seit Beginn des aktuellen Sonnenminimums – einer Periode geringer Sonnenaktivität – waren nur selten Sonnenflecken auf der Sonne zu beobachten. Aus noch nicht ganz geklärten Gründen war die Zahl der Sonnenflecken beim aktuellen wie auch dem vergangenen Sonnenaktivitätsminimum ungewöhnlich niedrig.

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Ein Februar ohne Sonnenflecken

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Bildcredit und Bildrechte: Alan Friedman (Averted Imagination)

Beschreibung: Wohin sind all die Sonnenflecken verschwunden? Letzten Monat betrug die Gesamtzahl aller Sonnenflecken, welche die Sonne kreuzten … null. Die Sonnenaktivität liegt weit unter dem langjährigen Monatsdurchschnitt, und die Sonnenoberfläche wurde bei diesem Sonnenfleckenminimum so ungewöhnlich inaktiv wie schon vor 11 Jahren beim letzten Fleckenminimum.

Eine so ausgeprägte Passivität ist nicht nur ein optisches Schauspiel, sondern geht auch mit einer etwas trüberen Sonne einher, mit stabileren Löchern in der Sonnenkorona und einem weniger intensiv ausströmenden Sonnenwind. Der reduzierte Wind wiederum kühlt und komprimiert die äußere Erdatmosphäre (die Thermosphäre), was den Luftwiderstand für viele Satelliten im Erdorbit reduziert.

Die Bilder sind Schwarz-Weiß-Negative. Links ist die unruhige Sonnenoberfläche nahe dem Sonnenmaximum 2012 abgebildet, im Kontrast dazu zeigt das rechte Bild die Sonnenoberfläche vom letzten August, als das Sonnenaktivitätsminimum begann, bereits (wenige Tage) ohne Flecken. Die Auswirkungen dieses ungewöhnlich statischen Sonnenminimums werden erforscht.

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Aktive Protuberanzen auf einer ruhigen Sonne

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Bildcredit und Bildrechte: Alan Friedman (Averted Imagination)

Beschreibung: Warum ist die Sonne so ruhig? Da die Sonne in eine Phase eintritt, die als Sonnenminimum bekannt ist, weist sie – wie erwartet – weniger Sonnenflecken und aktive Regionen auf als sonst. Die Ruhe ist allerdings etwas beunruhigend, da dieses Jahr bisher an den meisten Tagen überhaupt keine Sonnenflecken sichtbar waren.

Im Gegensatz dazu waren während des Sonnenmaximums von 2011 bis 2015 fast jeden Tag Flecken auf der Sonne zu sehen. Maxima und Minima wechseln einander in einem 11-Jahres-Zyklus ab, wobei das letzte Sonnenminimum das ruhigste seit 100 Jahren war. Wird das aktuelle Sonnenminimum noch ruhiger? Obwohl die Sonnenaktivität die Erde und ihre Umgebung beeinflusst, weiß niemand genau, was die Sonne als Nächstes tut, und die Physik hinter den Prozessen wird weiterhin aktiv erforscht.

Dieses Bild wurde vor drei Wochen fotografiert und zeigt, dass unsere Sonne sogar an einem ruhigen Tag aktiv ist. Ständig tanzen Protuberanzen aus heißem Plasma, von denen manche größer sind als die Erde, am leichtesten sind diese über dem Rand erkennbar.

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Die losgelassene Sonne: Riesenfackel in Ultraviolett


Videocredit: NASA GSFC’s Scientific Visualization Studio, Solar Dynamics Obs.

Beschreibung: Einer der eindrucksvollsten Sonnenanblicke ist eine ausbrechende Eruption. Im Juni 2011 entließ die Sonne eine einigermaßen eindrucksvolle, mittelgroße Sonnenfackel, während durch die Rotation aktive Sonnenfleckenregionen zum Sonnenrand gelangten. Auf diese Fackel folgte jedoch ein gewaltiger Strom aus magnetisiertem Plasma. Die Aufnahme in extremem Ultraviolettlicht vom Ausbruch dieser Riesenfackel, die am Sonnenrand zu sehen ist, stammt vom Solar Dynamics Observatory der NASA.

Dieses Zeitraffervideo zeigt, wie bei dem stundenlangen Ereignis dunkles kühleres Plasma auf einen großen Bereich der Sonnenoberfläche herabregnet und sich entlang der unsichtbaren Magnetfeldlinien wölbt. In Verbindung damit wurde ein koronaler Massenauswurf – eine massereiche Wolke energiereicher Teilchen – Richtung Erde geschleudert, wo er zu einem Streifschuss des Erdmagnetfeldes führte.

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Fackle wohl, AR2673!

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Bildcredit: NASA, SDO und die AIA-, EVE- und HMI-Wissenschaftsteams

Beschreibung: Fast außer Sicht unseres hübschen Planeten rotiert die riesige, um sich sprühende aktive Region AR2673 mit einer weiteren heftigen Sonnenfackel um den westlichen Rand der Sonne, gefolgt von einem großen koronalen Massenauswurf am 10. September. Die Protuberanz ist auf diesem extrem ultravioletten Bild des auf die Sonne starrenden Solar Dynamics Observatory rechts zu sehen. Die heftige Protuberanz war die vierte der AR2673 in diesem Monat der Klasse X. Der letzte koronale Massenauswurf aus dieser aktiven Region kollidierte 2 Tage später mit der Magnetosphäre der Erde. Sagt nun lebewohl zu der mächtigen AR2673. In die nächsten zwei Wochen befindet sich die gewaltige Sonnenfleckengruppe auf der Rückseite der Sonne.

Mission: Farewell Cassini
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